陳惠春

湖北大禹建設(shè)股份有限公司，湖北 武漢 430061

1 工程概況

就目前來看，長江大部分河段河勢較為穩(wěn)定，但部分地區(qū)依然存在較大變化。銅井河口段工程建設(shè)期間由于管控力度不足，在長期運營與洪水侵擾下，下部整治工程出現(xiàn)了較嚴重的破損問題與迎流頂部存在崩塌情況。因此河道整治工程的開展需要穩(wěn)定當前河段河勢，消除工程危險隱患問題，保障周邊地區(qū)安全。

2 設(shè)計長江河道整治工程

2.1 工程布置

銅井河口護岸工程項目包括鉸鏈排護岸、拋石以及預(yù)制塊護坡，總長度長達4595m。其中，鉸鏈排護岸長達3993.3m。具體的鉸鏈混凝土沉排護岸結(jié)構(gòu)布置見圖1。

圖1 單塊排體及工程剖面圖

鉸鏈混凝土沉排工程主要是以系排梁為界，由水下護坎和水下護腳兩大部分組成。借助系排梁結(jié)構(gòu)，可以提升水上護坎的穩(wěn)定性，使水下排體結(jié)構(gòu)更加牢固。同時，鉸鏈排體在實際施工期間主要由混凝土物質(zhì)塊與U形環(huán)連接，下部覆蓋土工布，具備更加有效的反濾以及抗沖擊能力，鉸鏈混凝土板可以增強工程整體重量，延長工程全壽命周期。

2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

（1）合理設(shè)置混凝土板尺寸。預(yù)制混凝土的過程中，可以選擇長80cm、寬50cm、厚8cm的混凝土板，且混凝土板的重量應(yīng)為100kg，浮重60kg。（2）驗算混凝土配筋及標號。通常情況下，長江河道治理工程中的排體結(jié)構(gòu)主要為C10混凝土材料，但為切實保障混凝土排體施工期間的安全性，需將混凝土標號控制為C20。要求混凝土受力筋應(yīng)以縱橫方向布置。依照混凝土板體受力特征，合理設(shè)置沉排結(jié)構(gòu)，并將其設(shè)置為1根[1]。通過細致分析以往施工案例可知，95.9m長的鉸鏈混凝土沉排結(jié)構(gòu)需要劃分成8個施工單元，11.9m長的單元排體結(jié)構(gòu)一共有7塊；剩余排體單元長度為12.6m。（3）設(shè)計鉸鏈混凝土排體連接結(jié)構(gòu)。在鉸鏈混凝土沉排連接過程中，使用U形接環(huán)方式，選用合理的連接鋼筋規(guī)格以及螺栓規(guī)格。

2.3 系排梁設(shè)計

系排梁結(jié)構(gòu)設(shè)計期間應(yīng)明確該結(jié)構(gòu)在長江河道治理工程中發(fā)揮的作用。系排梁主要用于穩(wěn)定整個排體結(jié)構(gòu)，其斷面尺寸應(yīng)符合預(yù)期設(shè)計要求，使斷面寬度保持在3m左右。系排梁結(jié)構(gòu)混凝土應(yīng)為C15規(guī)格，在施工現(xiàn)場現(xiàn)澆制成。

2.4 水位變幅區(qū)工程設(shè)計

為確保鉸鏈混凝土排體結(jié)構(gòu)可以在長江治理工程中發(fā)揮出應(yīng)有的作用，還應(yīng)細致分析該施工區(qū)域水位變幅情況，確保水位變幅區(qū)域的岸坡不會受到雨水沖刷。在該區(qū)域設(shè)計過程中，應(yīng)在河床上鋪設(shè)一層無紡布，在無紡布上再鋪設(shè)一層碎石，防止無紡布結(jié)構(gòu)在外界環(huán)境的因素下出現(xiàn)過早腐蝕情況[2]。要求上下排體結(jié)構(gòu)需要統(tǒng)一沉入水內(nèi)，使鉸鏈混凝土沉排結(jié)構(gòu)更加整體。

2.5 沉排區(qū)上下游側(cè)防護

將鉸鏈混凝土沉排結(jié)構(gòu)應(yīng)用在長江河道治理工程中時，還需保障沉排結(jié)構(gòu)的上下游護岸線不會受到較大沖擊影響。對護岸坡進行裹護處理，要求裹護結(jié)構(gòu)長度應(yīng)為20m，水下平均拋厚應(yīng)為1m。為切實保障水上作業(yè)的安全性，鉸鏈混凝土沉排施工需要與當?shù)睾焦懿块T密切合作，制訂出有效的安全作業(yè)方案。

3 長江河道整治工程施工

3.1 施工技術(shù)

結(jié)合工程實際施工要求，選擇水上連續(xù)水平拉排施工技術(shù)。相較于其他施工技術(shù)，水上連續(xù)水平拉排的效率更高，施工可控性強，而且勞動強度也較小，施工程序也更為流暢[3]。

3.2 水下沉排

每塊排都由U形板連接組成，其中排頂高程為2.7m，排體寬度為22m，排體長度應(yīng)設(shè)置在68.6～95.9m。相鄰排體結(jié)構(gòu)的長度應(yīng)保證在2m以下，因而需要將上游排的下游邊搭載相鄰的下游排的上游邊以上。其施工流程見圖2。

圖2 沉排施工工藝流程圖

（1）拼排。按照不同的拼運排船寬度來確定標準單元排體的長度。首先可以在其中鋪設(shè)特定的滑道，然后拼裝排體。每個船都需要根據(jù)具體分層拼裝不同數(shù)的單元排體，而且預(yù)制混凝土也必須與滑道對稱，在此期間可以在兩端各放置2～3排的預(yù)制混凝土，并使其緊湊在一起予以拼樁，從而方便后續(xù)的拉、沉排操作。（2）拉排。針對拼排船配載情況，首先，可以對單元排體的高度予以調(diào)整，從而將拉排梁和排首連接在一起。其次，將排首梁、排首以及排卷揚機鋼絲連接在一起，矯正船體位置后才可進行拉排處理。排體結(jié)構(gòu)也應(yīng)沿工作船上滑道方向滑動。在上層單元如果排體尾端落在工作臺上方，那么就需要連接好上層單元排體尾端和下層單元排體首端，之后再進行拉排。但是如果是排首梁和岸上地錨滑車相組合的情況，就需要首先倒拉排首，將排首倒拉到系排梁位置處，連接好U形環(huán)和系排梁預(yù)留環(huán)。（3）沉排止排。排首上工作完成后，后續(xù)施工工序才可相繼開展。嚴格遵照次序、輪換以及循環(huán)向前拉動排體的方式，啟動錨機，確保沉排工作能夠與平臺船同步平行運行，并且沿圓弧滑板方向緩慢下降。在下降時，相關(guān)工作人員需要保證其排體的張力，注重控制下沉排體的垂直角度，確保其位置始終處于設(shè)計規(guī)范要求。在排體下沉的過程中，還需要注重檢測河床處排體位置、水深、長度等數(shù)值，注重糾正位置偏差情況，使后期沉排搭接工作更加精準。在水高度達到一定限值的情況下，排體重量與平臺摩擦力最為接近，相關(guān)工作人員需要提前扣好止排梁，從而避免排體突滑落水。（4）排尾下沉。在最后一單元排體拉到沉排工作臺后，需要采用特制扣將排尾梁、排尾以及排卷揚機的鋼絲連接在一起。嚴格遵照成排工作流程，開展后續(xù)承臺作業(yè)，使排尾能夠最終落到河床底部。隨后平臺特制扣插銷被抽調(diào)回，取出排尾梁，使排體沉放工作徹底完成。

4 沉排試驗及運行效果

4.1 沉排試驗研究

通過細致分析施工區(qū)岸坡、流速以及分布等實際情況，發(fā)現(xiàn)這些情況可對工程施工質(zhì)量造成不同程度的影響，因此也就需要相關(guān)人員在施工前編制試驗大綱，并對相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)予以確定，以便及時復(fù)核處理不同的施工數(shù)據(jù)，并進行總結(jié)。與此同時，在其滿足要求的前提下，施工單位也要根據(jù)已發(fā)布的施工規(guī)范制訂出適宜的沉排施工技術(shù)方案，確保其實際施工水平符合設(shè)計標準。例如，牽引梁技術(shù)4套，需要分別用在倒拉排首、拉排、止排、排位下沉4個部分，并在此期間也要適當?shù)厥褂美|繩和轉(zhuǎn)向裝置。

4.2 沉排運行效果

借助成排試驗結(jié)果，發(fā)現(xiàn)銅井河口段沉排護岸工作切實提升了河床的穩(wěn)定性，增強了護岸結(jié)構(gòu)的各項力學(xué)性，且在近期不需要加以維護，不僅具有經(jīng)濟效益還具有良好的社會效益。

5 經(jīng)驗與建議

（1）銅井河口段沉排工程建設(shè)花費的資金較高，在長期運營情況下，產(chǎn)生了效果理想的社會效益以及經(jīng)濟效益。鉸鏈混凝土沉排作為一項新型技術(shù)，可以被廣泛地應(yīng)用于具體的工程項目工作中。（2）運用鉸鏈混凝土沉排施工技術(shù)，可以切實提升排體結(jié)構(gòu)的整體性，更加適用于河床不穩(wěn)定地帶，應(yīng)用優(yōu)勢極為突出。同時，該施工結(jié)構(gòu)也適用于水流復(fù)雜、工程長期處于頂沖狀態(tài)、地質(zhì)環(huán)境條件較差等的工程中，能切實提高河道整治工程的施工質(zhì)量與效率。（3）經(jīng)過輸沙以及水流的試驗可以發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用鉸鏈混凝土沉排工藝雖然收集的沙量比傳統(tǒng)的工作增加了5.6%，但是河底流速不但沒有發(fā)生變化，對流場也沒有較多的影響。而且經(jīng)過多年的運行可以發(fā)現(xiàn)，鉸鏈混凝土沉排護岸工程具有非常良好的優(yōu)越性。